NDICE

ndice

Resumen............................................................................................................................2

Introduccin ......................................................................................................................3

Datos y resultados..............................................................................................................4

Ejemplo de clculos...........................................................................................................7

Anlisis y discusin de resultados.....................................................................................8

Conclusiones y Recomendaciones.....................................................................................9

Apndice..........................................................................................................................10

Bibliografa......................................................................................................................12

RESUMEN

La practica tiene como objetivo determinar la constante de velocidad de la reaccin de descomposicin cataltica del peroxido de hidrgeno.

La presente practica se desarrollo a una presin de 756 mmHg, 20C de temperatura ambiental y 92% de humedad relativa.

Primeramente se procedi a medir 1 mL de la solucin catalizadora que en este caso ser el cloruro ferrico colocndolo en el termostato a la temperatura indicada.

En el termostato se agrego una cantidad determinada de peroxido de hidrgeno el cual producir oxigeno molecular al reaccionar y este volumen ser medido por el desplazamiento del agua de la bureta en un determinado intervalo de tiempo.

Se procedi luego a calentar la solucin a altas temperaturas para acelerar la descomposicin del peroxido de hidrgeno luego se llevo a un bao a la temperatura de trabajo y se midi la temperatura, realizamos esta operacin a 30C y 40C. El volumen final de oxigeno desplazado fue de 18 mL para 30C y 20.4 mL a 40C .

Luego se grafico (V( - Vt) vs t , para cada temperatura que era una curva, se escogieron 4 puntos arbitrarios de los cuales la pendiente negativa era la velocidad de reaccin (ver grafica 1 y 2). Luego se grafico el Log de la velocidad vs Log(V( - Vt) y con estas dos graficas obtenemos el orden de la reaccin. Para ambas temperaturas el orden sali 1 (ver graficas), con este resultado se grafico Log(V( - Vt) vs t .

Hallndose las constantes de velocidad de reaccin , para cada temperatura: 0.1954 para 30C y 0.2553 para 40C. Se calculo la energa de activacin mediante la ecuacin de Arrhenius : 21.0598 KJ/mol.

INTRODUCCIN

CATLISIS.- Es una alteracin de la velocidad de una reaccin qumica, producida por la presencia de una sustancia adicional, llamada catalizador, que no resulta qumicamente alterada en el transcurso de la reaccin.

Un catalizador es una sustancia que altera la velocidad de una reaccin qumica sin sufrir en si ningn cambio qumico. Las enzimas, que se encuentran entre los catalizadores mas importantes, tienen una funcin esencial en los organismos vivos donde aceleran reacciones que de otra forma requeriran temperaturas que podran destruir la mayora de la materia orgnica.

Un catalizador en disolucin con los reactivos o en la misma fase que ellos, se llama catalizador homogneo. El catalizador se combina con uno de los reactivos formando un compuesto intermedio que reacciona con el otro mas fcilmente. Sin embargo el catalizador no influye en el equilibrio de la reaccin , porque la descomposicin de los productos en los reactivos es acelerada en un grado similar. Un ejemplo de catlisis homognea es la formacin de trixido de azufre haciendo reaccionar dixido de azufre con oxigeno, y utilizando oxido ntrico como catalizador. La reaccin forma momentneamente el compuesto intermedio dixido de nitrgeno, que luego reacciona con el oxigeno formando oxido de azufre. Tanto al principio como al final de la reaccin existe la misma cantidad de oxido ntrico.

En catalizador que esta en un fase distinta de los reactivos se denomina catalizador heterogneo o de contacto. Los catalizadores de contacto son materiales capaces de adsorber molculas de gases o lquidos en sus superficies. Un ejemplo de catalizador heterogneo es el platino finamente dividido que cataliza la reaccin se utiliza en catalizadores acoplados a los automviles para eliminar el monxido de carbono de los gases de escape.

Existen ciertas sustancias llamadas promotoras, que no tienen capacidad cataltica en si, pero aumentan la eficacia de los catalizadores. Por ejemplo, al aadir alumina al hierro finamente dividido, esta aumenta la capacidad del hierro para catalizar la obtencin de amoniaco a partir de una mezcla de nitrgeno e hidrgeno. Por otra parte, los materiales que reducen la eficacia de un catalizador se denominan venenoso. Los compuestos de plomo reducen la capacidad del platino para actuar como catalizador; por tanto un automvil equipado con catalizador para controlar la emisin de gases necesita gasolina sin plomo.

Descomposicin, es la divisin de un compuesto en sus componentes mas simples por medio de una reaccin qumica. Esta reaccin puede producir elementos o compuestos por ejemplo, el agua se descompone en hidrgeno y oxigeno mediante la corriente elctrica. Un agente comn de descomposicin es el calor, que puede descomponer tanto los compuestos inorgnicos como orgnicos. La descomposicin tambin puede producirse por la accin qumica , la catlisis, las bacterias, las enzimas y la luz.

DATOS Y RESULTADOS

CONDICIONES DE LABORATORIO

P (mm Hg)T (C)% HR

7562092

CANTIDADES USADASVFeCl3 (mL)VH2O (mL)VH2O2 (mL)

18.70.3

TABLA N1

30 C40 C

Vt (mL)t (minutos)Vt (mL)t (minutos)

2.30.53.20.5

3.51.07.51.0

5.41.510.51.5

6.32.013.02.0

7.72.514.72.5

8.23.015.73.0

9.43.516.33.5

9.94.017.04.0

10.54.517.54.5

11.25.017.75.0

11.75.518.05.5

12.86.018.26.0

13.06.518.46.5

13.87.018.57.0

14.17.518.67.5

Volmenes Infinitos

T CV( (mL)

30 18

40 20.4

Datos para la grafica (V(-Vt) vs t

30C40C

t (min)V( -Vt (mL)t (min)V( - Vt (mL)

0.515.70.517.2

1.014.51.012.9

1.512.61.59.9

2.011.72.07.4

2.510.32.55.7

3.09.83.04.7

3.58.63.54.1

4.08.14.03.4

4.57.54.52.9

5.06.85.02.7

5.56.35.52.4

6.05.26.02.2

6.55.06.52.0

7.04.27.01.9

7.53.97.51.8

Velocidades de Reaccin

30C40C

vV( - VtvV( - Vt

4.007.41.505.2

3.006.51.334.9

2.675.71.004.6

1.504.70.504.4

Datos para la grafica Log v vs Log(V( - Vt)

30C40C

Log vLog (V( - Vt)Log vLog (V( - Vt)

0.17600.7160.6020.869

0.12480.6900.4770.813

0.00000.6630.4270.756

-0.30100.6430.1760.672

Datos para hallar la grafica Log (V( - Vt) vs t

30 C40 C

t (min)Log (V( - Vt)t (min)Log (V( - Vt)

0.51.19590.51.2355

1.01.16141.01.1106

1.51.10041.50.9956

2.01.06822.00.8692

2.51.01282.50.7559

3.00.99123.00.6721

3.50.93453.50.6128

4.00.90854.00.5315

4.50.87514.50.4624

5.00.83255.00.4314

5.50.79935.50.3802

6.00.71606.00.3424

6.50.69896.50.3010

7.00.62327.00.2787

7.50.59117.50.2553

Constantes de velocidad y energa de activacin

K (30C)0.1954

K (40C)0.2553

Ea (KJ/mol)21.0598

EJEMPLO DE CALCULOS

a) Con los valores de la tabla 1 y los valores de V( se calcula :

(V( - Vt )

Luego trazamos la grafica Log (V( - Vt) vs t para las dos temperaturas de trabajo (ver grafica N1 y N2). Se toman cuadro puntos y se calcula la pendiente en esos puntos que vendran a ser las velocidades de reaccin.

b) Seguidamente se grafica log v vs log (V( - Vt)

c)Graficamos log (V( - Vt) vs t.

d) Segn las graficas b y c el orden de la reaccin es 1

e)Como sabemos que la reaccion es de orden 1 entonces calculamos la constante de velocidad de reaccin mediante la siguiente ecuacin :

Log(V( - Vt) = -K(t) + Log V( 2.3

Y esta es una ecuacin de recta Y = mX +b donde m= -K

2.3

Haciendo uso de la graficas se tienen los siguientes datos :

Para 30 C la pendiente es de -0.08498

Entonces :

K30C = 0.08498*2.3 = 0.1954

Para 40 C la pendiente es de -0.1110

Entonces :

K40C = 0.1110*2.3 = 0.2553

f) La energa de activacin se calcula mediante la siguiente ecuacin :

Ea = [ T2*T1 ] 2.3Rlog K2 T2 -T1 K1 Ea =[ 313*303 ]2.3*8.314*log(0.2553) = 21.0598 KJ/mol

313-303 0.1954

DISCUSIN DE RESULTADOS

El oxigeno que se desprende del peroxido es apreciable por el empuje que este ejerce en la bureta de gas, haciendo variar. El volumen de agua en diferentes tiempos.

Todos los errores pueden ser apreciados en la graficas, ya que se han tenido que forzar las curvas y las curvas y las rectas de las graficas en donde se ven que muchos puntos no coinciden con estas.

Una de las posibles causas de error en la presente practica radica en el hecho de una mala lectura en lo que se refiere a intervalos de tiempos, desde el momento que se agrega el volumen del catalizador proveniente de la pipeta.

Ora posible causa de error radica en el hecho de no haber homogenizado bien la solucin.

Otra causa de error pudo haberse generado por una fuga del oxigeno, debido a que las mangueras no estaban bien conectadas o no se cerro bien la manguera.

La velocidad de una reaccin qumica se manifiesta en el cambio de la concentracin de molculas de reactivos o productos con relacin al tiempo. La velocidad no es constante, sino que varia continuamente a medida que la concentracin cambia.

El catalizador aumento la velocidad de la reaccin, haciendo que el oxigeno fluya con mayor fuerza y el empuje sobre el liquido sea mas rpido.

Un catalizador disminuye la energa de activacin tanto para la reaccin directa como para la reaccin inversa.

Un aumento en la temperatura aumenta la velocidad de la reaccin.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La constante de la velocidad de la reaccin es directamente proporcional a la temperatura.

La concentracin de los reaccionantes influye sobre la velocidad de la reaccin. Experimentalmente se hallo que las constantes de la velocidad de reaccin aumentan conforme aumenta la temperatura.

La energa de activacin siempre es positiva, lo cual quiere decir que se debe suministrar energa para producir molculas activadas.

Un catalizador es el que altera la velocidad en una reaccin.

Experimentalmente se hallo que las constantes de la velocidad de reaccin aumentan conforme la temperatura.

Es necesario asegurar que los tapones en el reactor y la llave con la cual se aseguro la manguera lateral para evitar que halla perdida del oxigeno molecular el cual se logro obtener en estado gaseoso.

Se debe tomar intervalos de tiempo mas grandes, ya que cuando se toma tiempos cortos, se obtiene casi una recta o una curva muy ligera.

APNDICE

1.- Cundo se dice que las molculas se encuentran en estado activado?Cmo influye la temperatura?

Un aumento de temperatura produce casi un irremediablemente un aumento significativo en la velocidad de una reaccin qumica, las molculas reaccionantes no solamente deben colisionar entre s sino que tambin deben ser correctamente orientadas y chocar con suficiente energa, sea estar activadas. El numero de colisiones que son efectivos es mucho ms pequeo y debe ser claramente diferenciado de las colisiones totales.

Las molculas que reaccionan estn en un estado excepcional, uno de alta energa comparada con el promedio molecular, las colisiones que causan reacciones entre dos o ms molculas, son pocas y solamente pueden ocurrir por colisiones de molculas de alta energa, las molculas que reaccionan se llaman molculas activadas, y una colisin que causa reaccin se llama Colisin de rica energa. La explicacin del aumento de la velocidad de reaccin de molculas que poseen gran exceso de energa sobre el promedio, habiendo as un numero mayor de colisiones de molculas que poseen la necesaria energa de activacin para que se efectu la reaccin.

Los conceptos de estado activado y energa de activacin se han introducido para explicar el pequeo numero de colisiones fructferas en las reacciones qumicas. Su reaccin nicamente tiene lugar cuando las molculas reaccionantes poseen una cantidad adicional de energa, por encima de la que poseen el promedio de las molculas. Esta energa adicional se denomina energa de activacin, y cuando unas molculas la poseen, se dice que estn en estado activado.

Cuanto mayor es la energa de activacin para una reaccin, menor ser el numero de molculas que lo poseen y mas lenta ser la reaccin a una temperatura determinada, de otro lado, cuanto mayor es la temperatura, mayor ser el numero de molculas en el estado activado.

2. - Cul es la funcin de un catalizador en una reaccin?

Un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de la reaccin qumica sin consumirse, el catalizador puede reaccionar para formar un intermediario, pero se regenera en peso subsecuente de la reaccin.

La funcin de un catalizador es la de efectuar la reaccin deseada con una menor energa de activacin, lo que produce una racin ms rpida, porque ms molculas alcanzan a poseer la cantidad de energa de activacin necesaria para reaccionar.

3.- Explique el proceso de una auto catlisis.

Cuando en un proceso se produce una sustancia capaz de actuar como catalizador sobre la reaccin, se dice que esta es un auto cataltico. As ocurre en el desdoblamiento del acetato de etilo en etanol y cido actico, que empieza por ser muy lenta, pero cuando se ha formado algo de cido actico la rapidez aumenta, porque este cido influye sobre la saponificacin, por los iones hidronio que se forma con el solvente agua.

Otro ejemplo es la coloracin del cido oxlico con permanganato, cuando se agrega la primera porcin del permanganato sobre la solucin caliente de cido oxlico, transcurre un tiempo antes que se decolore, sin embargo la segunda porcin se decolora rpidamente, debido a las sales manganosas que se han formado al consumirse la primera porcin del permanganato, catalizan la reaccin.

BIBLIOGRAFA

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Lima 1985, pgs. 515, 516, 520,530.

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Enciclopedia Microsoft Encarta ,Catlisis, Microsoft Corporation,

USA 2001.

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